汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體數(shù)控精鏜孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)

劉明

摘 ?要：根據(jù)汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體精鏜孔工序的工藝要求，設(shè)計(jì)立、臥雙面精鏜孔車端面組合機(jī)床，采用數(shù)控滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)，液壓夾緊夾具，立、臥兩動(dòng)力頭均采用精度高、剛性好的精鏜孔主軸結(jié)構(gòu)，臥式動(dòng)力頭配有車平面刀盤，采用組合刀具，一次裝夾可完成兩垂直孔的精鏜孔和車平面加工。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體;立、臥雙面數(shù)控精鏜孔車端面組合機(jī)床;高精度剛性動(dòng)力頭;車平面刀盤和橫進(jìn)裝置;組合刀具

中圖分類號(hào)：TG527 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）02-0080-03

Abstract： According to the technological requirements of the precision boring process of the automobile power steering gear shell， the end face modular machine tool of the vertical and horizontal double-sided precision boring lathe is designed， which is driven by numerical control sliding table and hydraulic clamping clamp. both vertical and horizontal power heads adopt precision boring spindle structure with high precision and good rigidity， and the horizontal power head is equipped with turning plane cutter head， using combined cutting tools， the precision boring and turning plane machining of two vertical holes can be completed at one time.

Keywords： power steering gear shell; vertical and horizontal double-sided CNC precision boring lathe end face modular machine tool; high precision rigid power head; turning plane cutter head and horizontal feed device; modular tool

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)重型汽車市場(chǎng)發(fā)展迅速，其關(guān)鍵零部件動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)其向高新技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，使得企業(yè)新增投資逐漸增多。而作為動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體中缸體孔及端面、搖臂軸孔的加工是殼體加工中非常關(guān)鍵的工序，其精度要求高且不易保證，加工難度大;其中兩組孔的垂直度，孔的圓柱度及粗糙度，缸體孔和端面的垂直度都對(duì)加工機(jī)床提出了更高的要求。為了解決這些難題，提高殼體精鏜機(jī)床的整體技術(shù)水平，我們根據(jù)積累多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代加工技術(shù)，成功研制了動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體數(shù)控精鏜孔組合機(jī)床，該機(jī)床投產(chǎn)后完全達(dá)到了用戶的各種工藝要求。

1 機(jī)床研制

1.1 被加工零件

零件名稱：殼體 ?GY110AX

零件材料：QT500-7 GB1384-1988;硬度：HB156-197

1.2 關(guān)鍵加工工序及工藝要求

加工工序要求見圖1，該工序加工內(nèi)容為：

（1）精鏜缸體孔：直徑Ф110+0.03，孔的表面粗糙度Ra1.6，圓柱度0.015，深度265.5±0.2;端精車面，與缸體孔的垂直度0.03。

（2）精鏜搖臂軸孔：Ф60+0.021和Ф72+0.03;要求孔的粗糙度Ra1.6。

（3）搖臂軸孔與缸體孔的垂直度保證在0.03，中心距保證90±0.05。

另外，還要求該機(jī)床通過更換刀具、調(diào)整中心距和程序，實(shí)現(xiàn)多品種動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體的輪番生產(chǎn)。

1.3 切削參數(shù)

精鏜缸體孔：V=86.4m/min，n=250rpm/min，f=0.15mm/rpm，Vf=37.5mm/rpm。

車端面：V=34.5-59.7m/min，n=100rpm/min，f=0.08mm/rpm，Vf=8.0mm/rpm。

精鏜搖臂軸孔：V=73m/min，n=332rpm/min，f=0.12mm/rpm，Vf=39.8mm/rpm。

1.4 機(jī)床總體方案

根據(jù)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體的加工工藝要求，既要考慮到工藝方案實(shí)現(xiàn)，保證加工精度，技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮到系列產(chǎn)品輪番生產(chǎn)時(shí)調(diào)整方便快捷、機(jī)床操作、維修、排屑的方便性。而以前加工該工序時(shí)分別用專用鏜孔機(jī)床和專用鏜孔車平面機(jī)床來完成，分兩次裝夾，勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度難以保證，另外，機(jī)床進(jìn)給采用液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)，加工時(shí)易爬行且更換產(chǎn)品時(shí)調(diào)整不方便。現(xiàn)設(shè)計(jì)的機(jī)床采用立、臥雙面結(jié)構(gòu)，夾具采用液壓夾緊，兩進(jìn)給滑臺(tái)均采用數(shù)控系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。一次裝夾完成鏜兩組垂直孔和缸孔端面的加工。

數(shù)控動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體數(shù)控精鏜孔組合機(jī)床總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要部件有：床身、立柱、DSS100精鏜孔動(dòng)力頭、車平面刀盤、車端面油缸、數(shù)控滑臺(tái)、橫向移動(dòng)裝置、平衡配重、液壓夾具、液壓系統(tǒng)、防護(hù)、刀輔具和控制系統(tǒng)等組成。

立式動(dòng)力頭只是鏜孔動(dòng)力頭，用于精鏜Ф60XФ72搖臂孔;而臥式動(dòng)力頭為數(shù)控鏜孔車平面動(dòng)力頭，用于精鏜Ф110mm缸體孔，精車缸孔端面;兩動(dòng)力頭分別安裝在數(shù)控滑臺(tái)的臺(tái)面上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的要求，且可準(zhǔn)確地進(jìn)行軸向尺寸的調(diào)整;同時(shí)，也可方便進(jìn)行更換產(chǎn)品時(shí)的輪番生產(chǎn);通過調(diào)整裝在臥式數(shù)控滑臺(tái)下的橫向移動(dòng)裝置，帶動(dòng)其上面的滑臺(tái)和鏜車頭橫向移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)不同產(chǎn)品時(shí)中心距的調(diào)整，但需注意的是，由于數(shù)控滑臺(tái)和鏜孔車端面動(dòng)力頭等部件組合在一起其自身重量就很重，因而在設(shè)計(jì)時(shí)須充分考慮其穩(wěn)定性和方便性，調(diào)整到位后用鎖緊裝置鎖緊移動(dòng)裝置，以防止加工工程中產(chǎn)生振動(dòng)。

2 關(guān)鍵部件介紹

2.1 數(shù)控DSS100精鏜孔動(dòng)力頭

數(shù)控DSS100精鏜孔動(dòng)力頭部件主要由DSS100鏜頭體和主軸組件等構(gòu)成。其關(guān)鍵零件——主軸結(jié)構(gòu)見圖3所示，由主軸、前端蓋、前支承軸承（雙向推力角接觸球軸承234420BM/UP和雙列圓柱滾子軸承NN3020K/P4）、前導(dǎo)向套、內(nèi)外隔套、后端蓋、后支承軸承（雙列圓柱滾子軸承NN3016K/P5）和后導(dǎo)向套等零件組成。精鏜孔車平面動(dòng)力頭的精度高低主要取決于主軸的精度，為了使其具有高精度和精度保持性，其材料選擇和加工工藝顯得尤為重要;為此，主軸的材料選用38CrMoAL，經(jīng)熱處理后使其具有足夠的剛性和穩(wěn)定性。主軸的加工工藝路線為：鍛造→退火→粗車→正火→半精車→人工時(shí)效→精車→鉆軸向通孔及端面安裝孔→粗磨→人工時(shí)效→精磨各檔外圓、端面和兩頭內(nèi)孔→動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)→表面氮化處理→冷凍定性處理→超精磨。

2.2 車平面刀盤

車平面刀盤安裝在數(shù)控精鏜孔動(dòng)力頭主軸的端面，并與專用橫進(jìn)裝置配套的油缸相連接，可完成車端面、車外圓、切槽、鏜孔等工序加工。平面刀盤用內(nèi)錐面與主軸端面相連接，在刀盤上裝有端面車刀可在鏜孔完成后進(jìn)行車端面加工，由于鏜孔和車平面在一次性裝夾下完成，因而保證了端面與缸體孔的垂直度。車平面刀盤在加工時(shí)橫向終點(diǎn)位置由死擋鐵控制，且設(shè)有微調(diào)擋鐵供精加工使用。

車平面刀盤（見圖4）主要由刀盤體、導(dǎo)向塊、導(dǎo)向套、法蘭、滑板、齒條、齒塊、壓板等零件組成;刀盤體在加工時(shí)要保證內(nèi)錐面與導(dǎo)向塊安裝面之間的垂直度，裝配時(shí)則要調(diào)整好導(dǎo)向塊與刀盤體間的間隙在0.015-0.02mm左右，通過修磨壓板來控制與導(dǎo)向塊間的間隙，間隙過大易產(chǎn)生振動(dòng)影響加工質(zhì)量，間隙過小會(huì)引起爬行。在導(dǎo)向塊上銑有油槽，其上裝有注油的油杯，在工作時(shí)要定期加注潤(rùn)滑油，以保證良好的滑動(dòng)性能。

2.3 組合刀具

精鏜缸體孔及車端面的刀具主要由鏜孔刀體、可換刀桿及車刀座等組成（見圖5），可換刀桿上面裝有小刀夾，可對(duì)徑向和軸向尺寸進(jìn)行微調(diào)，在加工不同的產(chǎn)品時(shí)只須更換相應(yīng)的可換刀桿即可，方便快捷。

精鏜搖臂軸孔的刀具主要由鏜孔刀體、可換刀桿等組成（見圖5），可換刀桿上裝有前后錯(cuò)開兩組小刀夾，可同時(shí)精鏜Ф60和Ф72兩孔，充分保證兩孔的同軸度;另外，在加工不同的產(chǎn)品時(shí)同樣只須更換相應(yīng)的可換刀桿即可。小刀夾的型號(hào)為STFCR10CA-09，刀片的型號(hào)為CPCT09T308。

3 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體數(shù)控精鏜孔組合機(jī)床的研制，解決了動(dòng)力轉(zhuǎn)向器殼體關(guān)鍵工序加工設(shè)備的關(guān)鍵工藝技術(shù)問題，機(jī)床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，運(yùn)用數(shù)控技術(shù)使得機(jī)床運(yùn)行響應(yīng)速度快、調(diào)整方便快捷、操作方便。該設(shè)備運(yùn)行至今加工精度穩(wěn)定，完全滿足用戶的工藝要求，并在同行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。

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